KR20200024599A - Aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as cathode active material and method for manufacturing of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and a graphene composite as a positive electrode active material and a manufacturing method thereof. The secondary battery of the present invention and a manufacturing method thereof improve the intercalation-deintercalation of ions by using a composite of exfoliated electric metal chalcogenide and graphene, thereby enhancing the charge and discharge capacity of the aluminum secondary battery.

Description

박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지 및 그 제조 방법{Aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as cathode active material and method for manufacturing of the same}Aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as cathode active material and method for manufacturing of the same

본 발명은 고용량 알루미늄 이차전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high capacity aluminum secondary battery and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an aluminum secondary battery using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material and a method of manufacturing the same.

최근, 전기자동차 및 에너지저장시스템에 사용되는 리튬이차전지는 시장의 급속한 성장으로 리튬의 수요가 급격히 증가할 것으로 전망되나, 리튬 자원 수급의 불균형과 제한된 공급자에 의한 과도한 가격 상승으로 가격 절감이 쉽지 않아 대용량화에 한계가 있다. 이에 따라 리튬 이차전지보다 높은 에너지 밀도 및 용량, 저렴한 가격, 친환경적인 재료, 높은 안정성 및 우수한 사이클 수명 등 더 나은 특성을 갖는 전지에 대한 요구가 증가되고 있으며, Na+, Mg2+, Zn2+, Al3+ 등의 신규 이온 캐리어를 이용한 다양한 에너지저장소재 기반의 이차전지 연구에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, the demand for lithium secondary battery used in electric vehicles and energy storage systems is expected to increase rapidly due to the rapid growth of the market, but price reduction is not easy due to the imbalance of supply and demand of lithium resources and excessive price increase by limited suppliers. There is a limit to the large capacity. Accordingly, there is an increasing demand for batteries having better characteristics such as higher energy density and capacity, lower price, environmentally friendly materials, higher stability, and better cycle life than lithium secondary batteries, and Na + , Mg 2+ , Zn 2+. There is a growing interest in researching secondary batteries based on various energy storage materials using new ion carriers such as Al 3+ and Al 3+ .

알루미늄은 리튬 이차전지를 대체할 만한 재료로 높은 에너지 밀도와 우수한 안정성 및 가격 경쟁력으로 주목 받고 있다. 특히 부피당 에너지밀도는 8046 mAh/cm3로 리튬 금속(2456 mAh/cm3)보다 3 배 이상 높다. 알루미늄 이차전지는 알루미늄 이온을 사용하여 에너지를 저장하는 최신 기술로서 알루미늄은 많은 자원이 존재하고, 가격이 저렴하며, 친환경적이어서 향후 장기적으로 범용적으로 기존의 리튬이차전지를 대체할 수 있는 가능성이 매우 높은 기술이다. 알루미늄은 산소와 규소 다음으로 지구상에서 3번째로 많은 원소로(약8.23%)로 리튬(0.006%)과 같은 자원 고갈의 문제가 없으며, 전 세계에 골고루 분포되어 있으며, 현재 알루미늄의 원료인 보크사이트는 탄산리튬의 1/300, 알루미늄 완제품의 가격은 리튬의 1/10로 리튬을 대체할 경우 원재료 가격을 획기적으로 낮출 수 있다. 또한, 알루미늄의 낮은 인화성 및 3전자 산화 환원 반응 특성으로 인해, 알루미늄 기반의 이차전지는 저비용, 고속 충방전, 고용량 및 고안전성을 제공할 수 있어 차세대 에너지 저장 장치로 큰 관심을 받고 있다. 하지만, 알루미늄 이차전지에 연구는 낮은 전압, 리튬 이차전지에 비하여 낮은 용량, 빠른 전지 용량 감소 등의 문제점이 있다. Aluminum is a material that can replace lithium secondary batteries, and has attracted attention for its high energy density, excellent stability, and price competitiveness. In particular, the energy density per volume is 8046 mAh / cm 3 , more than three times higher than lithium metal (2456 mAh / cm 3 ). Aluminum secondary battery is the latest technology that uses aluminum ions to store energy. Aluminum has many resources, is low in cost, and is environmentally friendly, so it is very likely to replace conventional lithium secondary battery in general in the long term. It is a high skill. Aluminum is the third most abundant element in the world (about 8.23%) after oxygen and silicon, and there is no problem of resource depletion such as lithium (0.006%), and it is distributed evenly around the world. If 1/300 of lithium carbonate and aluminum finished product is 1/10 of lithium, the price of raw materials can be drastically reduced. In addition, due to the low flammability and tri-electron redox reaction characteristics of aluminum, the secondary battery based on aluminum can provide low cost, high-speed charging and discharging, high capacity and high safety has attracted great attention as a next-generation energy storage device. However, research on aluminum secondary batteries has problems such as low voltage, low capacity, and fast battery capacity reduction compared to lithium secondary batteries.

대한민국 공개특허 2016-0145557호는 알루미늄 이온 배터리에 관한 것으로, 레이어드 활성 재료를 포함하는 캐소드를 구비한 알루미늄 이차전지를 개시한다. 양극물질 개선으로 에너지 밀도 및 출력 밀도를 개선하여, 알루미늄 이차전지의 난제인 양극물질 개선의 가능성을 나타낸다. 그러나 상기 특허는 전체적인 성능이 리튬 이차전지에 비해 떨어지는가 하면 안전성의 확보가 의문시된다. 따라서, 알루미늄 기반 에너지저장소자의 각 요소기술(양극, 음극, 전해질)의 개발 및 개선을 통하여 장기적으로 리튬 이온전지 성능을 넘어서는 초저가의 고용량, 고출력, 고안전성의 차세대 알루미늄 이차전지의 개발이 요구된다.Korean Patent Laid-Open No. 2016-0145557 relates to an aluminum ion battery, and discloses an aluminum secondary battery having a cathode including a layered active material. Improved cathode material improves energy density and output density, which shows the possibility of improving cathode material, which is a challenge for aluminum secondary batteries. However, the patent is questioned whether the overall performance is lower than that of the lithium secondary battery, while ensuring safety. Therefore, the development and improvement of each element technology (anode, cathode, electrolyte) of the aluminum-based energy storage device is required for the development of ultra-low cost, high capacity, high output, high safety next-generation aluminum secondary battery over the long-term lithium ion battery performance.

대한민국 공개특허 2016-0145557호Republic of Korea Patent Publication 2016-0145557

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, to provide an aluminum secondary battery using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material and a method of manufacturing the same.

본 발명자 들은 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 알루미늄 이차전지의 양극활물질로 사용함에 따라 이온들의 인터칼레이션-디인터칼레이션을 개선하여 알루미늄 이차전지의 충방전 용량을 향상시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors have found that the use of transition metal chalcogenide and graphene composites as positive electrode active materials for aluminum secondary batteries improves the charge and discharge capacity of aluminum secondary batteries by improving intercalation and deintercalation of ions. The present invention has been completed.

본 발명은 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지로, 상기 이차전지는 음극 집전체 및 알루미늄 음극을 포함하는 음극부; 양극 집전체 및 층상구조의 양극 활물질을 포함하는 양극부; 및The present invention is an aluminum secondary battery using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material, the secondary battery includes a negative electrode portion including a negative electrode current collector and an aluminum negative electrode; A positive electrode unit including a positive electrode current collector and a layered positive electrode active material; And

상기 양극부 및 음극부 사이에 개재되는 분리막 및 전해질을 포함하는 전해질부를 포함하고, 상기 활물질은 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀의 복합체인, An electrolyte part including a separator and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the active material is a complex of exfoliated transition metal chalcogenide and graphene,

박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지를 제공한다.An aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material is provided.

본 발명은 또한, 상기 전이금속 칼코게나이드는 MX2로 표현될 수 있고, 여기서, M은 전이금속이고, X는 칼코겐 원소이며, 상기 M은 Mo, W 및 Ti 으로 이루어진 군에서 선택되는 하나이고, 상기 X는 S, Se 및 Te 으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지를 제공한다.In the present invention, the transition metal chalcogenide may be represented by MX 2 , wherein M is a transition metal, X is a chalcogen element, and M is one selected from the group consisting of Mo, W and Ti. X is an aluminum secondary battery using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material, which is one selected from the group consisting of S, Se, and Te.

본 발명은 또한, 상기 복합체는 박리화된 전이금속 칼코게나이드 화합물 100 중량부 대비 10 내지 50 중량부의 그래핀이 혼합된, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지를 제공한다.The present invention also, the composite is aluminum using 10 to 50 parts by weight of graphene is mixed with 100 parts by weight of the exfoliated transition metal chalcogenide compound, exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material It provides a secondary battery.

본 발명은 또한, 상기 박리화된 전이금속 칼코게나이드는 단일층 내지 다중층인, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지를 제공한다.The present invention also provides an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide, which is a single layer or multiple layers, using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.

본 발명은 또한, 상기 전해질은 할로겐화 알루미늄과 이온성액체의 혼합물인, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지를 제공한다.The present invention also provides an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material, wherein the electrolyte is a mixture of aluminum halide and ionic liquid.

본 발명은 또한, 상기 할로겐화 알루미늄과 이온성 액체의 몰비는 1:1.1 내지 1:2.0인, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지를 제공한다.The present invention also provides an aluminum secondary battery using a stripped transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material, wherein the molar ratio of the aluminum halide and the ionic liquid is 1: 1.1 to 1: 2.0.

본 발명은 또한, 상기 할로겐화 알루미늄은 AlCl3, AlBr3 및 AlI3로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 이온성 액체는 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 아이오다이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지를 제공한다.The present invention also includes the aluminum halide comprises at least one selected from the group consisting of AlCl 3 , AlBr 3 and AlI 3 , wherein the ionic liquid is 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl- 3-methylimidazolium bromide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium bromide and 1-butyl- Provided is an aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite including at least one selected from the group consisting of 3-methylimidazolium iodide as a cathode active material.

본 발명은 또한, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법으로, 상기 방법은, 음극 집전체에 알루미늄 음극을 적층하여 음극부를 준비하는 단계; 양극 집전체에 양극 활물질을 코팅하여 양극부를 준비하는 단계; 및 상기 음극부의 음극과 상기 양극부의 양극 활물질 사이에 전해질을 개재하는 전해질부 형성 단계를 포함하고, 상기 양극 활물질은 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀이 분산된 용액에 바인더를 첨가한 혼합액을 양극 집전체에 코팅하여 형성하는, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material, the method comprising: preparing an anode part by laminating an aluminum negative electrode on a negative electrode current collector; Preparing a positive electrode by coating a positive electrode active material on a positive electrode current collector; And an electrolyte part forming an electrolyte between the negative electrode of the negative electrode and the positive electrode active material of the positive electrode. The present invention provides a method of manufacturing an aluminum secondary battery using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material, which is formed by coating a cathode current collector.

본 발명은 또한, 상기 바인더는 폴리테트라 플루오로에틸렌, 스티렌 부타디엔 고무 및 카르복시메틸 셀룰로스 나트륨염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a positive electrode active material, wherein the binder includes at least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, styrene butadiene rubber, and carboxymethyl cellulose sodium salt. It provides a method of manufacturing an aluminum secondary battery used as.

본 발명은 또한, 상기 전이금속 칼코게나이드, 그래핀 및 바인더는 바람직하게 7:2:1의 중량비(%)로 혼합되는, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법을 제공한다.In the present invention, the transition metal chalcogenide, graphene and binder is preferably mixed in a weight ratio (%) of 7: 2: 1, using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material. Provided is a method of manufacturing an aluminum secondary battery.

본 발명은 또한, 상기 알루미늄 음극은 할로겐화 알루미늄과 이온성 액체가 혼합되어 있는 전해액에 1초 내지 48시간 담그는 전처리 과정을 수행하는, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a cathode active material using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite which is subjected to a pretreatment process for 1 second to 48 hours in an electrolyte solution in which an aluminum halide and an ionic liquid are mixed. Provided is a method of manufacturing an aluminum secondary battery.

본 발명의 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지 및 이의 제조 방법은 박리화된 전기금속 칼코게나이드와 그래핀의 복합체를 양극 활물질로 사용함에 따라 이온들의 인터칼레이션-디인터칼레이션을 개선하여 알루미늄 이차전지의 충방전 용량을 향상시킬 수 있다.The aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite of the present invention as a positive electrode active material and a method of manufacturing the same are used as the positive electrode active material. By improving intercalation-deintercalation, the charge / discharge capacity of the aluminum secondary battery may be improved.

도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 전이금속 칼코게나이드를 박리하는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 상용 MoS2 나노입자 분말 (a), 암모늄이 치환된 MoS2 (b), 박리화된 MoS2 (c)의 X-선 회절패턴이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 박리화된 MoS2 잉크의 투과전자현미경 관찰결과(왼쪽) 및 잉크의 실제 사진(오른쪽)을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 한 구현예에 따른 박리화된 MoS2/그래핀이 코팅된 PG양극을 이용한 알루미늄 이온전지 충방전 결과를 나타낸다.1 is a schematic diagram showing a method of peeling transition metal chalcogenide according to an embodiment of the present invention.
2 is an X-ray diffraction pattern of commercial MoS 2 nanoparticle powder (a), ammonium-substituted MoS 2 (b), and exfoliated MoS 2 (c) according to one embodiment of the present invention.
3 shows a transmission electron microscope observation result (left side) of the exfoliated MoS 2 ink according to one embodiment of the present invention (left side) and an actual picture (right side) of the ink.
Figure 4 shows the results of the charge and discharge of the aluminum ion battery using a peeled MoS 2 / graphene-coated PG anode according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 여기서, 본 발명의 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Prior to the detailed description of the invention, the terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations. Here, in the whole drawings for explaining embodiment of this invention, the thing which has the same function is attached | subjected with the same code | symbol, and detailed description is abbreviate | omitted.

한 양태에서 본 발명은 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지로, 상기 이차전지는 음극 집전체 및 알루미늄 음극을 포함하는 음극부; 양극 집전체 및 층상구조의 양극 활물질을 포함하는 양극부; 및 상기 양극부와 음극부 사이에 개재되는 분리막 및 전해질을 포함하는 전해질부를 포함한다. In one embodiment, the present invention provides an aluminum secondary battery using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material, the secondary battery comprising: a negative electrode portion including a negative electrode current collector and an aluminum negative electrode; A positive electrode unit including a positive electrode current collector and a layered positive electrode active material; And an electrolyte part including a separator and an electrolyte interposed between the anode part and the cathode part.

본 발명의 알루미늄 이차전지는 알루미늄 음극 (anode), 층상 구조를 이루는 활물질(cathode) 전극을 사용하며, 상기 알루미늄 음극은 전해질과 접하면서 가역적인 용해와 침적이 가능하고, 양극에서 음이온의 인터칼레이션(intercalation) 및 디인터칼레이션(deintercalation) 반응이 일어난다. 충전 과정 동안에 일어나는 알루미늄 이차전지의 작동 메커니즘은 다음과 같다 (참고문헌: Chem. Mater. 29, 4484 (2017)), 음극 측에서, 충전 및 방전 반응 동안 각각 금속 Al, AlCl4 - 및 Al2Cl7 -가 활성종(active species)으로 작용한다. 양극 측에서는, 충전 및 방전 반응 동안 흑연 층 평면 사이의 공간 내로 주로 AlCl4 -가 각각 인터칼레이션 및 디인터칼레이션된다.The aluminum secondary battery of the present invention uses an aluminum anode, a cathode electrode having a layered structure, and the aluminum anode is capable of reversible dissolution and deposition while contacting an electrolyte, and intercalation of anions at the anode. intercalation and deintercalation reactions occur. The operating mechanism of the aluminum secondary battery that occurs during the charging process is as follows (Ref .: Chem. Mater. 29, 4484 (2017)), on the cathode side, the metals Al, AlCl 4 - and Al 2 Cl, respectively, during the charge and discharge reactions. 7 − acts as an active species. On the anode side, mainly AlCl 4 − is intercalated and deintercalated, respectively, into the space between the graphite layer planes during the charge and discharge reactions.

(음극): 4Al2Cl7 - + 3e- ⇔ 7AlCl4 - + Al (Negative): 4Al 2 Cl 7 - + 3e - ⇔ 7AlCl 4 - + Al

(양극): xC + AlCl4 - ⇔ Cx(AlCl4 -) + e- (Positive): xC + AlCl 4 - ⇔ Cx (AlCl 4 -) + e -

상기 양극 활물질 재료로는 층상 구조를 가지는 물질이 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 사용한다. 상기 박리화된 전이금속 칼코게나이드는 벌크 전이금속 칼코게나이드를 단일층 내지 다중층으로 박리된 층상 구조물질이다. 전이금속 칼코게나이드를 이루는 전이금속 원자와 칼코겐 원자는 공유결합 형태로 존재하며 층과 층 사이에는 약한 반데르발스 힘[Van der Walls(VdW) interaction]으로 연결되어 있어 물리적 박리, 화학적 박리가 가능하다. 상기 박리화는 스카치 테이프를 이용하여 물리적으로 떼어내거나 적절한 용매에서 박리과정을 진행시키는 방법, 또는 금속 원소(칼륨)나 유기-알칼리 화합물인 부틸리튬, 나트륨 나프탈레니드 등을 사용하여 알칼리 금속을 인터칼레이션시켜 층상 물질을 박리시키는 방법 등을 사용할 수 있다. 한 구현예에서 상기 전이금속 칼코게나이드는 MX2로 표현될 수 있고, 여기서, M은 전이금속이고, X는 칼코겐 원소이며 상기 M은 Mo, W 및 Ti 으로 이루어진 군에서 선택되는 하나이고, 상기 X는 S, Se 및 Te 으로 이루어진 군에서 선택되는 하나이며, 바람직하게 MoS2 이다.A material having a layered structure may be used as the positive electrode active material, and in the present invention, a delaminated transition metal chalcogenide and a graphene composite are used. The exfoliated transition metal chalcogenide is a layered structure in which bulk transition metal chalcogenide is exfoliated into a single layer or multiple layers. The transition metal and chalcogen atoms that make up the transition metal chalcogenide exist in the form of covalent bonds and are connected by weak van der Walls (VdW) interaction between layers. It is possible. The exfoliation may be performed by physically peeling off the Scotch tape or proceeding the stripping process in a suitable solvent, or by using a metal element (potassium) or an organic-alkali compound such as butyllithium or sodium naphthalenide. The method of intercalating and peeling a layered material etc. can be used. In one embodiment the transition metal chalcogenide may be represented by MX 2 , wherein M is a transition metal, X is a chalcogen element and M is one selected from the group consisting of Mo, W and Ti, X is one selected from the group consisting of S, Se and Te, preferably MoS 2 .

상기 벌크 전이금속 칼코게나이드는 나노입자들이 응집되어 있어 본 발명의 이차전지에 있어서 이온들이 층간에 인터칼레이션 및 디인터칼레이션되기 매우 어렵기 때문에 박리화를 수행하여 이온들의 인터칼레이션 및 디인터칼레이션 효율을 향상 시킬 수 있다. 한 구현예에서 상기 박리화는 알칼리 금속을 벌크 전이금속 칼코게나이드 층간에 인터칼레이션시켜 층상 물질을 박리시키는 방법을 사용한다. 상기 방법은 도 1과 같이 수행될 수 있으며, 알칼리 금속이 벌크 전이금속 칼코게나이드에 인터칼레이션되고, 층간 간격이 증가하게 되면 MoS2의 층간 결합력이 약화된다. 인터칼레이션된 알칼리 금속을 양이온, 예를 들면 NH4 +와 이온교환하고, 증류수로 세척하면 층간의 NH4 +가 H+로 교환되면서 쉽게 벌크 전이금속 칼코게나이드를 단일층 내지 다중층으로 박리화할 수 있다. Since the bulk transition metal chalcogenide is agglomerated with nanoparticles, it is very difficult for ions to be intercalated and deintercalated between layers in the secondary battery of the present invention. Intercalation efficiency can be improved. In one embodiment, the exfoliation uses a method of exfoliating the layered material by intercalating an alkali metal between the bulk transition metal chalcogenide layers. The method can be performed as shown in FIG. 1, wherein the alkali metal is intercalated into the bulk transition metal chalcogenide, and the interlayer bonding force of MoS 2 is weakened when the interlayer spacing increases. Ion exchange of the intercalated alkali metals with cations, for example NH 4 +, and washing with distilled water, the NH 4 + between the layers is exchanged with H + for easy separation of bulk transition metal chalcogenides into single to multiple layers. Can be mad.

본 발명의 알루미늄 이차전지는 양극 활물질로 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 사용하는데, 비교적 전기 전도도가 낮은 전이금속 칼코게나이드 물질의 전기 전도도를 증기시기키 위해 그래핀을 혼합하여 복합체를 사용한다. 본 발명의 복합체는 인터칼레이션 및 디인터칼레이션 효율과 전도도를 향상시킴으로써 알루미늄 이차전지의 충방전 용량을 더욱 높일 수 있다. 상기 복합체는 인터칼레이션 효율과 전도도를 최적화하기위해 한 구현에에서 박리화된 전이금속 칼코게나이드 화합물 100 중량부 대비 10 내지 50 중량부의 그래핀이 혼합된다. The aluminum secondary battery of the present invention uses a transition metal chalcogenide and graphene composite exfoliated with a positive electrode active material, by mixing graphene to vaporize the electrical conductivity of the transition metal chalcogenide material having a relatively low electrical conductivity. Use complex The composite of the present invention can further increase the charge and discharge capacity of the aluminum secondary battery by improving the intercalation and deintercalation efficiency and conductivity. The composite is mixed with 10 to 50 parts by weight of graphene relative to 100 parts by weight of the exfoliated transition metal chalcogenide compound in one embodiment to optimize intercalation efficiency and conductivity.

상기 전해질은 할로겐화 알루미늄과 이온성액체의 혼합물을 사용하고, 할로겐화 알루미늄 대 이온성 액체의 몰비는 1.1 이상에서 2.0 이하가 바람직하다. 한 구현에에서 상기 할로겐화 알루미늄은 AlCl3, AlBr3 및 AlI3로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 이온성 액체는 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 아이오다이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한다. 바람직하게 할로겐화 알루미늄은 AlCl3이고, 이온성 액체는 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, [EMIM]Cl)이다. The electrolyte uses a mixture of aluminum halide and ionic liquid, and the molar ratio of aluminum halide to ionic liquid is preferably 1.1 to 2.0 or less. In one embodiment the aluminum halide comprises at least one selected from the group consisting of AlCl 3 , AlBr 3 and AlI 3 , wherein the ionic liquid is 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3 -Methylimidazolium bromide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium bromide and 1-butyl-3 -At least one selected from the group consisting of methylimidazolium iodide. Preferably the aluminum halide is AlCl 3 and the ionic liquid is 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ([EMIM] Cl).

또 다른 측면에서 본 발명은 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법으로, 상기 방법은, 음극 집전체에 알루미늄 음극을 적층하여 음극부를 준비하는 단계; 양극 집전체에 양극 활물질을 코팅하여 양극부를 준비하는 단계; 및 상기 음극부의 음극과 상기 양극부의 양극 활물질 사이에 전해질을 개재하는 전해질부 형성 단계를 포함한다. 상기 양극 활물질은 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀이 분산된 용액에 바인더를 첨가한 혼합액을 양극 집전체에 코팅하여 형성하는 것이다. 상기 양극 활물질은 벌크 전이금속 칼코게나이드를 박리화하고, 이를 잉크로 제조하고 그래핀과 혼합하여 복합체를 제조하여 사용한다. 한 구현예에서 상기 복합체는 박리화된 전이금속 칼코게나이드 화합물 100 중량부 대비 10 내지 50 중량부의 그래핀이 혼합된다. 상기 혼합된 복합물에 바인더를 더 첨가하여 이를 양극 집전체에 코팅하여 사용할 수 있다. 한 구현에에서 상기 바인더는 폴리테트라 플루오로에틸렌, 스티렌 부타디엔 고무 및 카르복시메틸 셀룰로스 나트륨염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한다. 상기 전이금속 칼코게나이드, 그래핀 및 바인더는 바람직하게 7:2:1의 중량비(%)로 혼합되어 사용될 수 있다. 한 구현예에서 상기 알루미늄 음극은 할로겐화 알루미늄과 이온성 액체가 혼합되어 있는 전해액에 1초 내지 48시간 담그는 전처리 과정을 수행한다. 상기 전처리 공정을 통하여 음극 표면의 산화막 제거하고, 음극을 활성화시킬 수 있다.In another aspect, the present invention is a method of manufacturing an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material, the method comprising the steps of preparing a negative electrode by laminating an aluminum negative electrode on a negative electrode current collector ; Preparing a positive electrode by coating a positive electrode active material on a positive electrode current collector; And an electrolyte part forming an electrolyte between the negative electrode of the negative electrode part and the positive electrode active material of the positive electrode part. The cathode active material is formed by coating a mixed solution in which a binder is added to a solution in which exfoliated transition metal chalcogenide and graphene are dispersed on a cathode current collector. The cathode active material is peeled off the bulk transition metal chalcogenide, it is prepared as an ink and mixed with graphene to prepare a composite. In one embodiment, the composite is mixed with 10 to 50 parts by weight of graphene relative to 100 parts by weight of the exfoliated transition metal chalcogenide compound. A binder may be further added to the mixed composite and then coated on the cathode current collector. In one embodiment the binder comprises one or more selected from the group consisting of polytetra fluoroethylene, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose sodium salt. The transition metal chalcogenide, graphene and binder may be preferably mixed and used in a weight ratio (%) of 7: 2: 1. In one embodiment, the aluminum cathode is subjected to a pretreatment process of dipping for 1 second to 48 hours in an electrolyte solution in which aluminum halide and ionic liquid are mixed. Through the pretreatment process, the oxide film on the surface of the cathode may be removed and the cathode may be activated.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples are provided to help understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to more easily understand the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example

실시예 1 알루미늄 이차전지 제조 Example 1 Manufacture of Aluminum Secondary Battery

실시예 1-1 박리화된 전이금속 칼코게나이드 제조Example 1-1 Preparation of Peeled Transition Metal Chalcogenide

본 발명의 알루미늄 이차전지의 양극활물질인 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 제조하였다. 상기 박리화된 전이금속 칼코게나이드를 제조하기 위해 도 1과 같은 방법을 사용하였다. 상용 MoS2 나노입자 (sigma-aldrich) 분말을 노르말 부틸 리튬 용액 (n-BuLi(C4H9Li) in hexane) 과 반응시켜 MoS2 층간에 Li+을 삽입시키고, 삽입된 Li+를 NH4 +와 이온교환하여 (NH4Cl수용액과 반응) MoS2의 층간 간격을 증가시켜 MoS2의 층간 결합력을 약화시켰다. 이를 증류수로 세척하였으며 층간에 존재하는 NH4 +를 H+로 교환하여 MoS2를 박리하였다. 상기 생성물을 여과 깔때기를 이용하여 박리화된 MoS2 분말을 수득하였다. 상기 MoS2 분말을 물에 분산시키고 초음파 충격을 인가하여 단일층-수층의 구조를 갖는 MoS2 잉크를 제작하였다. Peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material of the aluminum secondary battery of the present invention was prepared. To prepare the exfoliated transition metal chalcogenide was used the same method as in FIG. A commercial MoS 2 nanoparticle (sigma-aldrich) powder is reacted with a normal butyl lithium solution (n-BuLi (C4H9Li) in hexane) to insert Li + between MoS 2 layers, and the inserted Li + is ion exchanged with NH 4 +. By increasing the interlayer spacing of MoS 2 (reacting with NH 4 Cl aqueous solution) to weaken the interlayer bonding force of MoS 2 . This was washed with distilled water and Mo 4 was removed by exchanging NH 4 + present in the layer with H + . The product was stripped using a filter funnel to obtain MoS 2 powder. The MoS 2 powder was dispersed in water and subjected to ultrasonic shock to prepare a MoS 2 ink having a monolayer-water layer structure.

실시예 1-2 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극활물질로 사용한 알루미늄 이차전지 제조Example 1-2 Manufacture of aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as positive electrode active material

알루미늄 이차전지용 고용량 및 고안전성 양극 제조를 위하여, 증류수에 박리화된 MoS2 잉크 (농도: 15 mg/mL) 및 그래핀 나노시트(농도: 15 mg/mL)에 바인더를 넣고 혼합하여 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀의 복합체를 형성하였다. 먼저 증류수에 분산되어 있는 MoS2 잉크와 그래핀 나노시트를 7:2 비율로 복합체 혼합물을 제조하고, 여기에 바인더인 스티렌 부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR)와 카르복시메틸 셀룰로스 나트륨염(carboxymethyl cellulose sodium salt, CMC)이 1:1 질량비로 혼합된 바인더 혼합물을 상기 복합체 혼합물과 9:1의 질량비로 첨가하여 최종적으로 박리화된 전이금속 칼코게나이드:그래핀:바인더가 7:2:1로 혼합된 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 양극 집전체인 열분해 흑연 호일(pyrolytic graphite foil, PG foil) 위에 슬러리를 고르게 코팅한 뒤, 120 ℃ 진공오븐에서 10시간 동안 충분히 건조시켜 양극활물질을 제조하였다. 건조된 전극이 일정한 두께를 갖도록 롤-프레스(roll-press)를 이용하여 압착하여 직경 18mm 크기의 코인 형(coin type) 전극으로 제조하였다. 음극은 알루미늄 호일(10nm ~ 300 ㎛ 두께)을 사용하였으며, 알루미늄 호일이 집전체 겸 음극 역할을 수행하였다. 알루미늄 음극 전극은 직경 18mm 크기의 코인 형(coin type) 전극으로 만들었다. 상기 양극활물질과 알루미늄 음극 사이에 18mm 크기의 유리 섬유(glass fiber) 분리막(Whatman glass microfiber filters, Grade GF/B)을 사용하였고, 전해질은 AlCl3:[EMIM]Cl (1.5:1 몰비) 이온성 액체 전해액을 사용하였다. In order to manufacture a high capacity and high safety positive electrode for an aluminum secondary battery, a binder was added to a MoS 2 ink (concentration: 15 mg / mL) and graphene nanosheet (concentration: 15 mg / mL) exfoliated in distilled water, followed by mixing and peeling. A complex of transition metal chalcogenide and graphene was formed. First, a composite mixture of MoS 2 ink and graphene nanosheets dispersed in distilled water is prepared at a ratio of 7: 2, and styrene-butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose are added to the binder. A binder mixture containing sodium salt (CMC) mixed in a 1: 1 mass ratio was added at a mass ratio of 9: 1 to the composite mixture to finally remove the transition metal chalcogenide: graphene: binder at 7: 2: 1. Mixed slurry was prepared. The slurry was evenly coated on a pyrolytic graphite foil (PG foil) that is a cathode current collector, and then sufficiently dried in a vacuum oven at 120 ° C. for 10 hours to prepare a cathode active material. The dried electrode was pressed using a roll-press to have a constant thickness to prepare a coin type electrode having a diameter of 18 mm. As the negative electrode, aluminum foil (10 nm to 300 μm thick) was used, and the aluminum foil served as a current collector and negative electrode. The aluminum cathode electrode was made of a coin type electrode having a diameter of 18 mm. An 18 mm glass fiber membrane (Whatman glass microfiber filters, Grade GF / B) was used between the cathode active material and the aluminum cathode, and the electrolyte was AlCl 3: [EMIM] Cl (1.5: 1 molar ratio) ionic liquid. An electrolyte solution was used.

실시예 2 알루미늄 이차전지 분석Example 2 Analysis of Aluminum Secondary Battery

상기 실시예 1에 따라 제조한 알루미늄 이차전지를 분석하였다. 도 2는 본 발명의 박리화된 전이금속 칼코게나이드의 회절피크를 분석한 것이다. 상용 나노 MoS2 입자에 암모늄이 인터칼레이션 되면 MoS2결정의 층간 거리가 증가하여 회절 피크들이 낮은 2 theta지역으로 이동하는 것을 확인하였다. 또한 박리회된 MoS2의 경우는 회절 피크가 나타나지 않은 무정형 상태임을 확인하였다. 도 3은 투과 전자 현미경결과 및 잉크의 침전형성에 관한 이미지이다. 본 발명의 박리화를 통하여 제작된 MoS2 잉크는 MoS2 입자의 침전이 관찰되지 않았으며, TEM 분석결과 단결정에 가까운 단일-수층의 MoS2 층들로 이루어져 있음을 확인하였다.An aluminum secondary battery prepared according to Example 1 was analyzed. Figure 2 analyzes the diffraction peak of the exfoliated transition metal chalcogenide of the present invention. When ammonium is intercalated to commercial nano MoS 2 particles, the interlayer distance of the MoS 2 crystal increases, and the diffraction peaks shift to the 2 theta region. In addition, it was confirmed that the peeled MoS 2 is in an amorphous state in which diffraction peaks do not appear. 3 is a transmission electron microscopy image and an image relating to the precipitation formation of the ink. MoS 2 ink produced through the exfoliation of the present invention did not observe the precipitation of MoS 2 particles, TEM analysis confirmed that it consists of a single-aqueous layer of MoS 2 layers close to a single crystal.

이차전지의 전기화학 테스트를 수행하기 위해 충방전 실험을 수행하였다. 도 4는 제작된 코인형 셀을 1C 속도 충전 및 방전시킨 결과의 그래프이다. 하기 표 1에서 나타낸 바와 같이 박리화된 MoS2/그래핀이 복합체가 코팅된 열분해 흑연(pyrolytic graphite, PG)을 양극부로 사용한 경우, 기존의 PG 전극 대비하여 충방전 용량을 10%이상 증가시킬 수 있음을 확인하였고, 충방전 효율의 경우도 대체적으로 변화가 없음을 확인하였다. Charge and discharge experiments were performed to perform electrochemical tests of secondary batteries. Figure 4 is a graph of the result of charging and discharging the coin-type cell 1C rate. As shown in Table 1 below, when the exfoliated MoS 2 / graphene is used as the anode portion, the composite coated pyrolytic graphite (PG), the charge and discharge capacity can be increased by more than 10% compared to the conventional PG electrode. It was confirmed that there was no change in the case of charging and discharging efficiency.

[표 1]TABLE 1

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극활물질로 사용한 알루미늄 이차전지는 이온들의 인터칼레이션-디인터칼레이션을 개선하여 충방전 용량 향상이 가능하다.An aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite of the present invention as a cathode active material may improve charge / discharge capacity by improving intercalation-deintercalation of ions.

Claims (11)

박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지로,
상기 이차전지는 음극 집전체 및 알루미늄 음극을 포함하는 음극부;
양극 집전체 및 층상구조의 양극 활물질을 포함하는 양극부; 및
상기 양극부 및 음극부 사이에 개재되는 분리막 및 전해질을 포함하는 전해질부를 포함하고,
상기 활물질은 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀의 복합체인,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지.
An aluminum secondary battery using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material,
The secondary battery includes a negative electrode unit including a negative electrode current collector and an aluminum negative electrode;
A positive electrode unit including a positive electrode current collector and a layered positive electrode active material; And
An electrolyte part including a separator and an electrolyte interposed between the anode part and the cathode part,
The active material is a complex of exfoliated transition metal chalcogenide and graphene,
An aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
제 1 항에 있어서,
상기 전이금속 칼코게나이드는 MX2로 표현될 수 있고, 여기서, M은 전이금속이고, X는 칼코겐 원소이며,
상기 M은 Mo, W 및 Ti 으로 이루어진 군에서 선택되는 하나이고,
상기 X는 S, Se 및 Te 으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지.
The method of claim 1,
The transition metal chalcogenide may be represented by MX 2 , wherein M is a transition metal, X is a chalcogen element,
M is one selected from the group consisting of Mo, W and Ti,
X is one selected from the group consisting of S, Se and Te,
An aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
제 1 항에 있어서,
상기 복합체는 박리화된 전이금속 칼코게나이드 화합물 100 중량부 대비 20 10 내지 50 중량부의 그래핀이 혼합된, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지.
The method of claim 1,
The composite is an aluminum secondary battery using a peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material 20 to 50 parts by weight of graphene is mixed with respect to 100 parts by weight of the peeled transition metal chalcogenide compound.
제 1 항에 있어서,
상기 박리화된 전이금속 칼코게나이드는 단일층 내지 다중층인,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지.
The method of claim 1,
The exfoliated transition metal chalcogenide is a single layer to multiple layers,
An aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
제 1 항에 있어서,
상기 전해질은 할로겐화 알루미늄과 이온성액체의 혼합물인,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지.
The method of claim 1,
The electrolyte is a mixture of aluminum halides and ionic liquids,
An aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
제 5 항에 있어서,
상기 할로겐화 알루미늄과 이온성 액체의 몰비는 1:1.1 내지 1:2.0인,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지.
The method of claim 5, wherein
The molar ratio of the aluminum halide and the ionic liquid is 1: 1.1 to 1: 2.0,
An aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
제 5 항에 있어서,
상기 할로겐화 알루미늄은 AlCl3, AlBr3 및 AlI3로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고,
상기 이온성 액체는 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 아이오다이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지.
The method of claim 5, wherein
The aluminum halide includes one or more selected from the group consisting of AlCl 3 , AlBr 3 and AlI 3 ,
The ionic liquid is 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methyl At least one selected from the group consisting of imidazolium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium bromide, and 1-butyl-3-methylimidazolium iodide,
An aluminum secondary battery using exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법으로,
상기 방법은, 음극 집전체에 알루미늄 음극을 적층하여 음극부를 준비하는 단계;
양극 집전체에 양극 활물질을 코팅하여 양극부를 준비하는 단계; 및
상기 음극부의 음극과 상기 양극부의 양극 활물질 사이에 전해질을 개재하는 전해질부 형성 단계를 포함하고,
상기 양극 활물질은 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀이 분산된 용액에 바인더를 첨가한 혼합액을 양극 집전체에 코팅하여 형성하는,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법.
In the manufacturing method of the aluminum secondary battery using the peeled transition metal chalcogenide and graphene composite as a positive electrode active material,
The method includes preparing an anode part by laminating an aluminum cathode on an anode current collector;
Preparing a positive electrode by coating a positive electrode active material on a positive electrode current collector; And
An electrolyte part forming an electrolyte between an anode of the cathode part and a cathode active material of the anode part;
The positive electrode active material is formed by coating a positive electrode current collector with a mixed solution in which a binder is added to a solution in which the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene are dispersed.
A method of manufacturing an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
제 8 항에 있어서,
상기 바인더는 폴리테트라 플루오로에틸렌, 스티렌 부타디엔 고무 및 카르복시메틸 셀룰로스 나트륨염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
The binder comprises at least one selected from the group consisting of polytetra fluoroethylene, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose sodium salt,
A method of manufacturing an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
제 8 항에 있어서,
상기 전이금속 칼코게나이드, 그래핀 및 바인더는 7:2:1의 중량비(%)로 혼합되는, 박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
The transition metal chalcogenide, graphene and binder are mixed in a weight ratio (%) of 7: 2: 1, A method of manufacturing an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
제 8 항에 있어서,
상기 알루미늄 음극은 할로겐화 알루미늄과 이온성 액체가 혼합되어 있는 전해액에 1초 내지 48시간 담그는 전처리 과정을 수행하는,
박리화된 전이금속 칼코게나이드 및 그래핀 복합체를 양극 활물질로 사용한 알루미늄 이차전지의 제조방법.The method of claim 8,
The aluminum cathode is a pretreatment process to immerse for 1 second to 48 hours in an electrolyte solution in which aluminum halide and ionic liquid is mixed,
A method of manufacturing an aluminum secondary battery using the exfoliated transition metal chalcogenide and graphene composite as a cathode active material.
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